Quality indices for (practical) clustering evaluation

Clustering quality or validation indices allow the evaluation of the quality of clustering in order to support the selection of a specific partition or clustering structure in its natural unsupervised environment, where the real solution is unknown or not available. In this paper, we investigate the use of quality indices mostly based on the concepts of clusters` compactness and separation, for the evaluation of clustering results (partitions in particular). This work intends to offer a general perspective regarding the appropriate use of quality indices for the purpose of clustering evaluation. After presenting some commonly used indices, as well as indices recently proposed in the literature, key issues regarding the practical use of quality indices are addressed. A general methodological approach is presented which considers the identification of appropriate indices thresholds. This general approach is compared with the simple use of quality indices for evaluating a clustering solution.

Software reuse: The Brazilian industry scenario

This paper aims at identifying some of the key factors in adopting an organization-wide software reuse program. The factors are derived from practical experience reported by industry professionals, through a survey involving 57 Brazilian small, medium and large software organizations. Some of them produce software with commonality between applications, and have mature processes, while others successfully achieved reuse through isolated, ad hoe efforts. The paper compiles the answers from the survey participants, showing which factors were more associated with reuse success. Based on this relationship, a guide is presented, pointing out which factors should be more strongly considered by small, medium and large organizations attempting to establish a reuse program. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

The perception of accessibility in Web development by academy, industry and government: a survey of the Brazilian scenario

Accessibility has become a serious issue to be considered by various sectors of the society. However, what are the differences between the perception of accessibility by academy, government and industry? In this paper, we present an analysis of this issue based on a large survey carried out with 613 participants involved with Web development, from all of the 27 Brazilian states. The paper presents results from the data analysis for each sector, along with statistical tests regarding the main different issues related to each of the sectors, such as: government and law, industry and techniques, academy and education. The concern about accessibility law is poor even amongst people from government sector. The analyses have also pointed out that the academy has not been addressing accessibility training accordingly. The knowledge about proper techniques to produce accessible contents is better than other sectors`, but still limited in industry. Stronger investments in training and in the promotion of consciousness about the law may be pointed as the most important tools to help a more effective policy on Web accessibility in Brazil.

Clustering and diffusion in a symplectic map lattice with non-local coupling

We study a symplectic chain with a non-local form of coupling by means of a standard map lattice where the interaction strength decreases with the lattice distance as a power-law, in Such a way that one can pass continuously from a local (nearest-neighbor) to a global (mean-field) type of coupling. We investigate the formation of map clusters, or spatially coherent structures generated by the system dynamics. Such clusters are found to be related to stickiness of chaotic phase-space trajectories near periodic island remnants, and also to the behavior of the diffusion coefficient. An approximate two-dimensional map is derived to explain some of the features of this connection. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A scenario for torus T(2) destruction via a global bifurcation

We show a scenario of a two-frequeney torus breakdown, in which a global bifurcation occurs due to the collision of a quasi-periodic torus T(2) with saddle points, creating a heteroclinic saddle connection. We analyze the geometry of this torus-saddle collision by showing the local dynamics and the invariant manifolds (global dynamics) of the saddle points. Moreover, we present detailed evidences of a heteroclinic saddle-focus orbit responsible for the type-if intermittency induced by this global bifurcation. We also characterize this transition to chaos by measuring the Lyapunov exponents and the scaling laws. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cross-situational learning of object-word mapping using Neural Modeling Fields

The issue of how children learn the meaning of words is fundamental to developmental psychology. The recent attempts to develop or evolve efficient communication protocols among interacting robots or Virtual agents have brought that issue to a central place in more applied research fields, such as computational linguistics and neural networks, as well. An attractive approach to learning an object-word mapping is the so-called cross-situational learning. This learning scenario is based on the intuitive notion that a learner can determine the meaning of a word by finding something in common across all observed uses of that word. Here we show how the deterministic Neural Modeling Fields (NMF) categorization mechanism can be used by the learner as an efficient algorithm to infer the correct object-word mapping. To achieve that we first reduce the original on-line learning problem to a batch learning problem where the inputs to the NMF mechanism are all possible object-word associations that Could be inferred from the cross-situational learning scenario. Since many of those associations are incorrect, they are considered as clutter or noise and discarded automatically by a clutter detector model included in our NMF implementation. With these two key ingredients - batch learning and clutter detection - the NMF mechanism was capable to infer perfectly the correct object-word mapping. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

How language can help discrimination in the Neural Modelling Fields framework

The relationship between thought and language and, in particular, the issue of whether and how language influences thought is still a matter of fierce debate. Here we consider a discrimination task scenario to study language acquisition in which an agent receives linguistic input from an external teacher, in addition to sensory stimuli from the objects that exemplify the overlapping categories that make up the environment. Sensory and linguistic input signals are fused using the Neural Modelling Fields (NMF) categorization algorithm. We find that the agent with language is capable of differentiating object features that it could not distinguish without language. In this sense, the linguistic stimuli prompt the agent to redefine and refine the discrimination capacity of its sensory channels. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Trypanosoma cruzi maxicircle heterogeneity in Chagas disease patients from Brazil

The majority of individuals in the chronic phase of Chagas disease are asymptomatic (indeterminate form, IF). Each year, similar to 3% of them develop lesions in the heart or gastrointestinal tract. Cardiomyopathy (CCHD) is the most severe manifestation of Chagas disease. The factors that determine the outcome of the infection are unknown, but certainly depend on complex interactions amongst the genetic make-up of the parasite, the host immunogenetic background and environment. In a previous study we verified that the maxicircle gene NADH dehydrogenase (mitochondrial complex 1) subunit 7 (ND7) from IF isolates had a 455 bp deletion compared with the wild type (WT) ND7 gene from CCHD strains. We proposed that ND7 could constitute a valuable target for PCR assays in the differential diagnosis of the infective strain. In the present study we evaluated this hypothesis by examination of ND7 structure in parasites from 75 patients with defined pathologies, from Southeast Brazil. We also analysed the structure of additional mitochondrial genes (ND4/CR4, COIII and COII) since the maxicircle is used for clustering Trypanosoma cruzi strains into three clades/haplogroups. We conclude that maxicircle genes do not discriminate parasite populations which induce IF or CCHD forms. Interestingly, the great majority of the analysed isolates belong to T cruzi 11 (discrete typing unit, (DTU) IIb) genotype. This scenario is at variance with the prevalence of hybrid (DTU IId) human isolates in Bolivia, Chile and Argentina. The distribution of WT and deleted ND7 and ND4 genes in T cruzi strains suggests that mutations in the two genes occurred in different ancestrals in the T cruzi 11 cluster, allowing the identification of at least three mitochondrial sub-lineages within this group. The observation that T. cruzi strains accumulate mutations in several genes coding for complex I subunits favours the hypothesis that complex I may have a limited activity in this parasite. (C) 2009 Australian Society for Parasitology Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Metabolomic assessment with CE-MS of the nutraceutical effect of Cystoseira spp extracts in an animal model

There is a need of scientific evidence of claimed nutraceutical effects, but also there is a social movement towards the use of natural products and among them algae are seen as rich resources. Within this scenario, the development of methodology for rapid and reliable assessment of markers of efficiency and security of these extracts is necessary. The rat treated with streptozotocin has been proposed as the most appropriate model of systemic oxidative stress for studying antioxidant therapies. Cystoseira is a brown alga containing fucoxanthin and other carothenes whose pressure-assisted extracts were assayed to discover a possible beneficial effect on complications related to diabetes evolution in an acute but short-term model. Urine was selected as the sample and CE-TOF-MS as the analytical technique to obtain the fingerprints in a non-target metabolomic approach. Multivariate data analysis revealed a good clustering of the groups and permitted the putative assignment of compounds statistically significant in the classification. Interestingly a group of compounds associated to lysine glycation and cleavage from proteins was found to be increased in diabetic animals receiving vehicle as compared to control animals receiving vehicle (N6, N6, N6-trimethyl-L-lysine, N-methylnicotinamide, galactosylhydroxylysine, L-carnitine, N6-acetyl-N6-hydroxylysine, fructose-lysine, pipecolic acid, urocanic acid, amino-isobutanoate, formylisoglutamine. Fructoselysine significantly decreased after the treatment changing from a 24% increase to a 19% decrease. CE-MS fingerprinting of urine has provided a group of compounds different to those detected with other techniques and therefore proves the necessity of a cross-platform analysis to obtain a broad view of biological samples.

T-wave alternans: desempenho clínico, limitações, metodologias de análise

Reconhecer com precisão indivíduos com maior risco imediato de morte súbita cardíaca (MSC) ainda é uma questão em aberto. A natureza fortuita dos eventos cardiovasculares agudos não parece se adequar ao conhecido modelo de indução de taquicardia/fibrilação ventricular por um gatilho em sincronia a um substrato arritmogênico estático. Quanto ao mecanismo da MSC, uma instabilidade elétrica dinâmica explicaria melhor a raridade da associação simultânea de um gatilho certo a um substrato cardíaco apropriado. Diversos estudos tentaram medir essa instabilidade elétrica cardíaca (ou um equivalente válido) em uma sequência de batimentos cardíacos no ECG. Dentre os mecanismos possíveis podemos citar o prolongamento do QT, dispersão do QT, potenciais tardios, alternância de onda T ou T-wave alternans (TWA), e turbulência da frequência cardíaca. Este artigo se atém em particular ao papel da TWA no panorama atual da estratificação de risco cardíaco. Os achados sobre TWA ainda são heterogêneos, variando de um desempenho prognóstico muito bom até um quase nulo, dependendo da população clínica observada e protocolo clínico usado. Para preencher as atuais lacunas no conhecimento sobre TWA, profissionais médicos e pesquisadores devem explorar melhor as características técnicas das diversas tecnologias disponíveis para a avaliação de TWA e atentar ao fato de que os valores de TWA respondem a diversos outros fatores, além de medicamentos. Informações sobre mecanismos celulares e subcelulares da TWA estão fora do escopo deste artigo, mas são referenciados alguns dos principais trabalhos sobre este tópico, com o intuito de auxiliar no entendimento dos conceitos e fatos cobertos neste artigo.

Convecção linearmente organizada na área de Petrolina, semi-árido do Nordeste do Brasil: aspectos em meso e grande escala

É apresentado um estudo sobre sistemas convectivos linearmente organizados e observados por um radar meteorológico banda-C na região semi-árida do Nordeste do Brasil. São analisados três dias (27 a 29) de março de 1985, com ênfase na investigação do papel desempenhado por fatores locais e de grande escala no desenvolvimento dos sistemas. No cenário de grande escala, a área de cobertura do radar foi influenciada por um cavado de ar superior austral no dia 27 e por um vórtice ciclônico de altos níveis no dia 29. A convergência de umidade próxima à superfície favoreceu a atividade convectiva nos dias 27 e 29, enquanto que divergência de umidade próxima à superfície inibiu a atividade convectiva no dia 28. No cenário de mesoescala, foi observado que o aquecimento diurno é um fator importante para a formação de células convectivas, somando-se a ele o papel determinante da orografia na localização dos ecos. De maneira geral, as imagens de radar mostram os sistemas convectivos linearmente organizados em áreas elevadas e núcleos convectivos intensos envolvidos por uma área de precipitação estratiforme. Os resultados indicam que convergência do fluxo de umidade em grande escala e aquecimento radiativo, são fatores determinantes na evolução e desenvolvimento dos ecos na área de estudo.

Variabilidade do regime de monções sobre o Brasil: o clima presente e projeções para um cenário com 2xCO2 usando o modelo MIROC

Este trabalho investiga a variabilidade do Sistema de Monções da América do Sul (SMAS) sobre o Brasil com particular interesse na região do cerrado brasileiro. O início, final e total de precipitação durante as monções de verão são examinados utilizando estimativas de precipitação por satélite (pêntadas) do Global Precipitation Climatology Project (GPCP) entre 1979-2004. Analogamente, as características do regime de monção simuladas pelo modelo climático global acoplado MIROC (Model for interdisciplinary Research on Climate) do IPCC (Intergovernmental Panel for Climate Change) são examinadas em dois cenários distintos: o clima do século XX (1981-2000) e o clima em uma condição com o dobro da concentração atual de CO2 (2xCO2) na atmosfera (2061-2080). Mostra-se que a variabilidade espacial do início da monção de verão sobre o cerrado na simulação do clima do século XX pelo MIROC corresponde bem às observações. Além disso, há indicação de uma mudança das caudas da distribuição sazonal da precipitação no Cerrado para um cenário com 2xCO2, comparativamente com o clima presente. Este resultado sugere uma mudança na probabilidade de ocorrência de eventos extremos (secos ou úmidos) em um cenário com 2xCO2 sobre o cerrado, o que de acordo com o MIROC, indica uma maior exposição da região às conseqüências de possíveis mudanças climáticas resultantes do aumento de gases de efeito estufa.

Respostas fisiológicas de plantas amazônicas de regiões alagadas às mudanças climáticas globais

Conforme previsões do último relatório do IPCC (Intergovernmental Panel of Climatic Change) em 2007, até meados deste século haverá um aumento na concentração de CO2 na atmosfera podendo chegar a 720 μmol mol-1. Consequentemente haverá uma elevação da temperatura de até +3 °C, o que ocorrerá em conjunto com mudanças no padrão de precipitação. O mesmo relatório sugere que isto poderá acarretar uma substituição gradual da floresta tropical por vegetação similar a uma savana na parte oriental da Amazônia, porém nada é conclusivo. Diante dessas possibilidades, pergunta-se - Como as espécies de árvores que compõem as regiões de alagamento da Amazônia irão responder às alterações climáticas por vir? Apesar dessas previsões serem pessimistas, o alagamento ainda ocorrerá por vários anos na Amazônia e é de grande importância compreender os efeitos do alagamento sobre as respostas fisiológicas das plantas num contexto das mudanças climáticas. Os principais efeitos sobre a sinalização metabólica e hormonal durante o alagamento são revisados e os possíveis efeitos que as mudanças climáticas poderão ter sobre as plantas amazônicas são discutidos. As informações existentes sugerem que sob alagamento, as plantas tendem a mobilizar reservas para suprir a demanda de carbono necessário para a manutenção do metabolismo sob o estresse da falta de oxigênio. Até certo limite, com o aumento da concentração de CO2, as plantas tendem a fazer mais fotossíntese e a produzir mais biomassa, que poderão aumentar ainda mais com um acréscimo de temperatura de até 3 °C. Alternativamente, com o alagamento, há uma diminuição geral do potencial de crescimento e é possível que quando em condições de CO2 e temperatura elevados os efeitos positivo e negativo se somem. Com isso, as respostas fisiológicas poderão ser amenizadas ou, ainda, promover maior crescimento para a maioria das espécies de regiões alagáveis até o meio do século. Porém, quando a temperatura e o CO2 atingirem valores acima dos ótimos para a maioria das plantas, estas possivelmente diminuirão a atividade fisiológica.

Saving our science from ourselves: the plight of biological classification

Saving our science from ourselves: the plight of biological classification. Biological classification ( nomenclature, taxonomy, and systematics) is being sold short. The desire for new technologies, faster and cheaper taxonomic descriptions, identifications, and revisions is symptomatic of a lack of appreciation and understanding of classification. The problem of gadget-driven science, a lack of best practice and the inability to accept classification as a descriptive and empirical science are discussed. The worst cases scenario is a future in which classifications are purely artificial and uninformative.

Crise financeira, energia e sustentabilidade no Brasil

A recente crise financeira global traz consigo efeitos como a redução da atividade econômica e, consequentemente, do consumo de energia. Essa pode ser uma importante oportunidade para reorganizar o sistema energético em bases mais sólidas e sustentáveis: a eficiência, a maior participação das fontes renováveis e a descentralização da produção de energia. O Brasil e outros países em desenvolvimento podem aproveitar a experiência dos países desenvolvidos em eficiência energética, complementando com um programa vigoroso em energias renováveis, particularmente as "modernas" (eólica, solar, biomassa e pequenas hidrelétricas). Entretanto, preocupa o cenário inercial nacional, baseado num aumento da participação das fontes fósseis de energia na matriz, na priorização dos recursos à exploração de petróleo e gás natural e na manutenção de padrões insustentáveis de produção e consumo.